一种液‑液两相萃取反应器制造技术

一种液‑液两相萃取反应器，由上至下包括轻相分离区(I)、反应区(III)、环流区(II)和重相沉降区(IV)，其中所述的反应区(III)和环流区(II)两端分别相通，所述的反应区(III)底部设置分散相进料器(4)，所述的分散相进料器(4)与反应器底部的分散相入口(3)连通，在反应器侧壁的环流区(II)设置连续相入口(1)，轻相分离区(I)顶部设有轻相出口(2)，重相沉降区(IV)底部设有重相出口(5)。本实用新型专利技术提供的液‑液萃取反应器在有利于强化萃取反应过程中的传质和反应，提高过程效率，提高连续相的利用率。并且提高了设备效率和空间利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种液-液两相萃取反应器
本技术涉及一种萃取反应器，更具体地说，涉及一种用于不相溶的液-液两相体系的萃取和反应设备。
技术介绍
液-液萃取通常是指互不相溶的两相溶液充分接触后，通过物理或化学作用，其中一相中溶解的物质选择性地转移到另一相中的过程，简称萃取。在液-液接触过程中，液-液混合效果影响着两相接触面积与传质效率，例如在液体酸催化异丁烷/丁烯烷基化反应过程中，一般认为烃相中的异丁烷向酸相的传质是决定烷基化反应速度的控制步骤，酸烃混合的程度是烷基化过程中非常重要的操作变量。萃取设备是液-液萃取过程中实现两相接触与分离的装置。近几十年来，萃取设备在理论和实践方面都得到了迅速的发展，研制了多种高效的萃取设备，取得了良好的效果。由于萃取过程的多样性，发展了多种多样的液-液萃取设备。混合澄清池是通过两相(水相和有机相)的密度差产生的重力作用实现相接触的设备，它是最早应用且目前仍广泛应用的一种萃取设备。其基本构造是把混合池和澄清池结合在一起，每一个单元或一级由一个混合室和澄清室组成。两相利用水力学平衡关系并借助于搅拌器的抽吸作用，重相由次一级澄清室经过重相口进入混合室，而轻相由上一级澄清室自行流入混合室。在混合室中，经搅拌使两相充分接触而进行萃取，然后，两相混合液进入该级澄清室利用重力作用进行分相澄清。混合澄清槽的优点是结构简单易于加工，两相接触好，级效率高；易于实现多级，处理能力大，操作弹性好；缺点是设备占地面积大，物料滞留量大，达到萃取平衡的时间长，投资较大，需要用到搅拌器、泵脉冲或其它动设备使两相混合，级间可能需要用泵输送流体。专利CN102492840A、CN201124043Y分别公开了一种无回流混合澄清萃取设备和一种混合-澄清室型萃取分离设备。另外一种常用的萃取设备是萃取塔，萃取塔包括无搅拌塔、机械搅拌塔和脉冲塔，又可统称为柱式萃取器。在萃取塔内以密度差为推动力，在垂直方向上逆流接触，通过表面的不断更新，进行物质传递，完成萃取过程。无搅拌塔的特点是不需输入能量，结构简单，效率较差，主要有填料塔和筛板塔；机械搅拌塔靠输入能量，加强表面湍流更新液滴，增加传质速度，有搅拌和脉冲两种形式。专利CN202446855U公开了一种含有组合填料单元的高效液液萃取塔；专利CN202387249U公开了一种复合式筛板萃取塔；专利CN201454147U公开了一种带有转盘和定环的新型萃取塔。对于一个高效的萃取设备，就是使萃取过程进行得比较充分，为了达到此目的，就要使其中一相在另一相中充分分散均匀，提高相间传质表面，提高传质效率。本技术的目的是提供一种压力式进料方式，将其中的一相以小液滴的方式高度分散在另一相中，并且采用特定的设备形式尽量减小两相的局部返混，同时采用一定的结构形式实现两相的高效快速分离。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种用于不相溶的液-液两相体系的萃取反应器。一种液-液两相萃取反应器，由上至下包括轻相分离区I、反应区III、环流区II和重相沉降区IV，其中所述的反应区III和环流区II两端分别相通，所述的反应区III底部设置分散相进料器4，所述的分散相进料器4与反应器底部的分散相入口3连通，在反应器侧壁的环流区II设置连续相入口1，轻相分离区I顶部设有轻相出口2，重相沉降区IV底部设有重相出口5。本技术提供的液-液两相萃取反应设备在使用过程中，不相溶的液液两相分别以分散相和连续相进入所述的设备内进行相间传质和反应。其中一相作为连续相充满整个反应区和环流区，另一相作为分散相从反应区入口处进入，在反应区内分散相中的活性组分与连续相中的活性组分发生相间传质和反应。两相完成传质和反应后进入分离区进行相间分离，其中轻相进入反应器顶部的轻相分离区，重相进入反应器底部的重相沉降区，两相进一步分开并最终实现两相的完全分离。本技术提供的液-液两相萃取反应器的有益效果：本技术提供的液-液两相萃取反应器在反应区底部设置分散相进料器，可以将分散相破碎成微小的液体引入萃取反应器中，极大的增大了两相相间传质表面，有利于强化萃取反应过程中的传质和反应，提高过程效率。设置了反应区和环流区可以使连续相在反应器内实现了循环流动，可以提高连续相的利用率，降低其用量。反应区和分离区在同一设备内有机结合，提高了设备效率和空间利用率。附图说明附图1为本技术提供的液-液两相萃取反应器的结构示意图。附图2为液-液两相萃取反应器中反应区、环流区布局图。附图3为液-液两相萃取反应器中下部的重相沉降区内装填填料的示意图。附图4为液-液两相萃取反应器中重相沉降区内设置挡板的示意图。附图标记：1-连续相入口，2-轻相出口，3-分散相入口，4-分散相进料器，5-重相出口；Ⅰ-轻相分离区，Ⅱ-环流区，Ⅲ-反应区，Ⅳ-重相沉降区。具体实施方式下面结合附图和具体技术方案对本技术提供的液-液两相萃取反应器进行进一步说明，但并不因此而限制本技术的内容。一种液-液两相萃取反应器，由上至下包括轻相分离区I、反应区III、环流区II和重相沉降区IV，其中所述的反应区III和环流区II两端分别相通，所述的反应区III底部设置分散相进料器4，所述的分散相进料器4与反应器底部的分散相入口3连通，在反应器侧壁的环流区II设置连续相入口1，轻相分离区I顶部设有轻相出口2，重相沉降区IV底部设有重相出口5。优选地，所述的分散相进料器4为多孔管、烧结金属板或雾化喷嘴。优选地，所述的反应区III为单个反应管或多个反应管排列，其中每个反应管底部设置对应的分散相进料器4。优选地，所述的环流区II截面积为反应区III总截面积的0.8-4.0倍、更优选1.0-3.5倍。优选地，所述的轻相分离区I为环流区II外径的1.0-3.0倍。所述的重相沉降区IV为环流区II外径的1.0-3.0倍。优选地，所述的轻相分离区I和/或重相沉降区IV内设置填料或挡板。优选地，所述的轻相分离区I内设置挡板，所述挡板倾斜放置，交错排列，倾斜角β为5-30°。更优选所述挡板上开有小孔，孔直径为1-10mm。本技术提供的液-液两相萃取反应设备在使用过程中，不相溶的液液两相分别以分散相和连续相进入所述的设备内进行相间传质和反应。其中一相作为连续相充满整个反应区和环流区，另一相作为分散相从反应区入口处进入，在反应区内分散相中的活性组分与连续相中的活性组分发生相间传质和反应。两相完成传质和反应后进入分离区进行相间分离，其中轻相进入反应器顶部的轻相分离区，重相进入反应器底部的重相沉降区，两相进一步分开并最终实现两相的完全分离。所述的分散相进料采用压力式进料器，进料器选自多孔管、烧结金属板、雾化喷嘴等其中的一种或其任意组合。分散相主流体与反应器之间存在一定的压力差，通过将压差势能转变成分散相流体的动能和表面能，将流体分散成微小的液滴。所述液滴进入反应器后与连续相流体之间发生相互剪切而进行再次破碎，使液滴尺寸进一步变小。本技术提供的液-液两相萃取反应器在使用过程中，所述的分散相主流体与反应器之间压差范围为0.02-3.0MPa，分散相流体出口初始流速为2-40m/s，分散相液滴直径范围为0.1-1000μm。所述的反应区内，分散相以微液滴的形式分散在连续相中，极大的传质表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液‑液两相萃取反应器，其特征在于，由上至下包括轻相分离区(I)、反应区(III)、环流区(II)和重相沉降区(IV)，其中所述的反应区(III)和环流区(II)两端分别相通，所述的反应区(III)底部设置分散相进料器(4)，所述的分散相进料器(4)与反应器底部的分散相入口(3)连通，在反应器侧壁的环流区(II)设置连续相入口(1)，轻相分离区(I)顶部设有轻相出口(2)，重相沉降区(IV)底部设有重相出口(5)。

【技术特征摘要】
1.一种液-液两相萃取反应器，其特征在于，由上至下包括轻相分离区(I)、反应区(III)、环流区(II)和重相沉降区(IV)，其中所述的反应区(III)和环流区(II)两端分别相通，所述的反应区(III)底部设置分散相进料器(4)，所述的分散相进料器(4)与反应器底部的分散相入口(3)连通，在反应器侧壁的环流区(II)设置连续相入口(1)，轻相分离区(I)顶部设有轻相出口(2)，重相沉降区(IV)底部设有重相出口(5)。2.按照权利要求1所述的液-液两相萃取反应器，其特征在于，所述的分散相进料器(4)为多孔管、烧结金属板或雾化喷嘴。3.按照权利要求1所述的液-液两相萃取反应器，其特征在于，所述的反应区(III)为单个反应管或多个反应管排列，其中每个反应管底部设置对应的分散相进料器(4)。4.按照权利要求1所述的液-液两相萃取反应器，其特征在于，所述的环流区(II)截面积为反应区(III)总截...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁清，黄涛，毛俊义，王雷，秦娅，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11